深圳晶圆

深圳晶圆公司

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深圳晶圆-晶圆制造过程及工艺

（一）制造过程

二氧(yang)化硅矿石经(jing)由电(dian)弧(hu)炉(lu)提炼(lian)，盐(yan)酸氯化，并(bing)经(jing)蒸馏后(hou)，制(zhi)成了高纯度的(de)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)硅，其纯度高达99.999999999%。晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)制(zhi)造厂(chang)再(zai)将此多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)硅熔解，再(zai)于溶液内掺入一(yi)小粒(li)的(de)硅晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)种，然后(hou)将其慢慢拉(la)出，以形成圆(yuan)(yuan)柱状的(de)单(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)硅晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)棒，由于硅晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)棒是由一(yi)颗小晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)在融熔态的(de)硅原(yuan)(yuan)料中逐渐生成，此过程称(cheng)为(wei)“长晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)”。 硅晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)棒再(zai)经(jing)过研磨，抛光，切片(pian)后(hou)，即成为(wei)集成电(dian)路工(gong)厂(chang)的(de)基本(ben)原(yuan)(yuan)料——硅晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)片(pian)，这就是“晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)”。

简单的说,单晶硅圆片由普通硅砂拉(la)制(zhi)提(ti)炼，经(jing)过(guo)溶解、提(ti)纯、蒸馏一系列(lie)措施制(zhi)成(cheng)单晶硅棒(bang)，单晶硅棒(bang)经(jing)过(guo)抛光(guang)、切片之后，就成(cheng)为了晶圆。

晶(jing)圆经多(duo)次(ci)光罩处理，其(qi)中每一次(ci)的(de)(de)步(bu)骤包括感光剂途布、曝光、显(xian)影、腐(fu)蚀、渗透或蒸著等等，制成(cheng)具有多(duo)层(ceng)线路与元件的(de)(de)IC晶(jing)圆，再交由后(hou)段的(de)(de)测(ce)试(shi)、切割、封装(zhuang)厂，以制成(cheng)实体的(de)(de)集成(cheng)电路成(cheng)品。

（二）制造工艺

晶圆制(zhi)造工艺

表(biao)面(mian)清洗

晶圆表面(mian)(mian)附着一层(ceng)大约2um的Al2O3和(he)甘油混合(he)液保护之,在(zai)制作前(qian)必(bi)须进行化学刻蚀和(he)表面(mian)(mian)清洗。

1、初(chu)次(ci)氧化

有热氧(yang)化法生成SiO2 缓冲层，用来减(jian)小(xiao)后(hou)续中(zhong)Si3N4对晶圆的应力氧(yang)化技术：干(gan)法氧(yang)化Si(固)+O2 à SiO2(固)和(he)湿法氧(yang)化Si(固)+2H2O à SiO2(固)+2H2。干(gan)法氧(yang)化通常用来形成，栅极二氧(yang)化硅膜，要求薄(bo)，界面能级和(he)固定电荷密(mi)度(du)低的薄(bo)膜。

2、热(re)CVD(HotCVD)/(thermalCVD)

此(ci)方法生(sheng)产性高(gao)，梯状敷层性佳(jia)(不(bu)管(guan)多凹(ao)凸不(bu)平，深孔中(zhong)的表(biao)面亦产生(sheng)反应，及(ji)气体可到(dao)达表(biao)面而附着薄(bo)膜(mo))等(deng)，故(gu)用(yong)途极(ji)广。膜(mo)生(sheng)成(cheng)原(yuan)理，例如(ru)由(you)挥(hui)发性金(jin)属卤化(hua)物(wu)(wu)(MX)及(ji)金(jin)属有机化(hua)合(he)物(wu)(wu)(MR)等(deng)在(zai)高(gao)温(wen)中(zhong)气相化(hua)学反应(热分解，氢还(hai)原(yuan)、氧化(hua)、替换反应等(deng))在(zai)基板上形成(cheng)氮(dan)化(hua)物(wu)(wu)、氧化(hua)物(wu)(wu)、碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)、硅化(hua)物(wu)(wu)、硼化(hua)物(wu)(wu)、高(gao)熔(rong)点金(jin)属、金(jin)属、半(ban)导体等(deng)薄(bo)膜(mo)方法。

3、热处理(li)

在涂敷(fu)光刻(ke)胶(jiao)(jiao)之前，将(jiang)洗净的基(ji)片(pian)表面涂上附着性(xing)增(zeng)强(qiang)剂或将(jiang)基(ji)片(pian)放在惰性(xing)气体中进行(xing)(xing)热处(chu)理。这样处(chu)理是(shi)为了增(zeng)加光刻(ke)胶(jiao)(jiao)与基(ji)片(pian)间的粘(zhan)附能(neng)力，防(fang)止显影时光刻(ke)胶(jiao)(jiao)图(tu)形的脱落以及防(fang)止湿法腐蚀时产(chan)生侧面腐蚀(sideetching)。光刻(ke)胶(jiao)(jiao)的涂敷(fu)是(shi)用转(zhuan)速和旋转(zhuan)时间可自由设(she)定的甩胶(jiao)(jiao)机来进行(xing)(xing)的。

4、去除氮化硅

此处(chu)用干法氧化法将(jiang)氮化硅去除(chu)

5、离子注入

离子布(bu)(bu)植将硼离子(B+3) 透过SiO2 膜注入(ru)衬底(di)，形(xing)成(cheng)P型阱离子注入(ru)法是(shi)利(li)用电场加速杂质离子，将其注入(ru)硅衬底(di)中的(de)(de)方法。离子注入(ru)法的(de)(de)特点是(shi)可以(yi)(yi)精密地控制扩散法难(nan)以(yi)(yi)得(de)到的(de)(de)低浓度杂质分(fen)布(bu)(bu)。

6、退火处(chu)理(li)

去除光刻胶放高(gao)温炉(lu)中进(jin)行(xing)退火(huo)处理 以消除晶(jing)圆中晶(jing)格缺陷和内应力，以恢复晶(jing)格的完(wan)整性。使植入的掺杂原子扩散到(dao)替代位置，产生(sheng)电特(te)性。

7、去除(chu)氮化硅层(ceng)

用热磷酸去(qu)除氮(dan)化硅层，掺杂(za)(za)磷(P+5) 离子，形成(cheng)N 型(xing)阱(jing)，并使原先(xian)的SiO2 膜厚度增加，达到阻止下(xia)一步中n 型(xing)杂(za)(za)质注(zhu)入P 型(xing)阱(jing)中。

8、去除(chu)SIO2层

退火(huo)处理，然后用HF 去除(chu)SiO2 层。

9、干(gan)法(fa)氧化法(fa)

干法氧化法生成一(yi)层SiO2 层，然后(hou)LPCVD 沉积一(yi)层氮化硅。此时P 阱(jing)的(de)表面(mian)因SiO2 层的(de)生长与(yu)刻蚀已低于N 阱(jing)的(de)表面(mian)水(shui)平面(mian)。这(zhei)里的(de)SiO2 层和氮化硅的(de)作用(yong)与(yu)前(qian)面(mian)一(yi)样。接下来的(de)步骤是为了隔离区(qu)和栅极与(yu)晶面(mian)之间的(de)

10、隔离层。

光刻(ke)技术(shu)和离子(zi)刻(ke)蚀技术(shu)，利用光刻技术(shu)和离子(zi)刻蚀技术(shu)，保留下栅(zha)隔离层上面的(de)氮化(hua)硅层。

11、湿(shi)法氧(yang)化

生长未有氮化硅保护的SiO2 层(ceng)，形成PN 之间的隔(ge)离区。

12、生(sheng)成(cheng)SIO2薄膜

热磷酸去除(chu)氮化硅(gui)，然后用HF 溶(rong)液(ye)去除(chu)栅隔离层位置的SiO2 ，并重(zhong)新生成品质更好的SiO2 薄膜, 作为(wei)栅极氧化层。

13、氧化

LPCVD 沉积(ji)多晶硅层，然后涂敷光(guang)阻进行光(guang)刻，以及等离子(zi)蚀刻技(ji)术，栅极结构(gou)，并氧化生成SiO2 保(bao)护层。

14、形成源漏极

表面涂敷光阻，去除P 阱(jing)区的(de)光阻，注入(ru)砷(As) 离子(zi)，形成(cheng)NMOS 的(de)源漏(lou)极。用同样的(de)方(fang)法，在N 阱(jing)区，注入(ru)B 离子(zi)形成(cheng)PMOS 的(de)源漏(lou)极。

15、沉积

利(li)用(yong)PECVD 沉积(ji)一层无掺杂(za)氧化(hua)层，保护元(yuan)件(jian)，并进(jin)行退火处理(li)。

16、沉积掺杂(za)硼磷(lin)的(de)氧化层

含有(you)硼磷杂(za)质的(de)SiO2 层，有(you)较低的(de)熔点，硼磷氧化(hua)层(BPSG) 加热到800 oC 时会软化(hua)并(bing)有(you)流动特(te)性(xing)，可使晶圆(yuan)表面初级平坦化(hua)。

17、深处理

溅(jian)镀第一(yi)层金(jin)(jin)属(shu)利用光刻(ke)技术留出金(jin)(jin)属(shu)接(jie)触(chu)洞(dong)，溅(jian)镀钛+ 氮化钛+ 铝+ 氮化钛等多层金(jin)(jin)属(shu)膜。离子刻(ke)蚀(shi)出布线结构，并用PECVD 在(zai)上(shang)面(mian)(mian)沉积一(yi)层SiO2 介(jie)电质。并用SOG (spin on glass) 使表面(mian)(mian)平坦，加热去除SOG 中的(de)溶(rong)剂。然后(hou)再沉积一(yi)层介(jie)电质，为沉积第二层金(jin)(jin)属(shu)作准备。

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